開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)和保護(hù)

在簡(jiǎn)要介紹和分析開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(srd)的各個(gè)組成部分的基礎(chǔ)上,在matlab/simulink中,分別構(gòu)建了各個(gè)部分的仿真模型,并介紹了模塊的功能及工作原理。將每個(gè)仿真模型連接構(gòu)成srd的系統(tǒng)仿真模型。系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制:速度環(huán)采用pi控制,電流環(huán)采用角度位置控制與電流斬波控制相結(jié)合的方法,保證了開關(guān)磁阻電機(jī)(srm)在低速或高速運(yùn)行時(shí)都可獲得滿意的性能。仿真結(jié)果證明了pi調(diào)節(jié)的無偏差速度調(diào)節(jié)的有效性。

開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文簡(jiǎn)介 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（switchedreluctncedrive，簡(jiǎn)稱srd）是由開關(guān)磁阻電 動(dòng)機(jī)、電力電子開關(guān)電路及驅(qū)動(dòng)控制部分組成的高性能調(diào)速系統(tǒng)。開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、成本低、容錯(cuò)能力強(qiáng)、調(diào)速范圍寬、低速轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小、轉(zhuǎn)速精度 高、耐高溫、可頻繁起動(dòng)制動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，又在高度發(fā)展的電力電子和微機(jī)控制技術(shù)的支持 下獲得了良好的可控性能。因此，開關(guān)磁阻電機(jī)在驅(qū)動(dòng)調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本文首先介紹了課題研究背景和意義。給出了開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的組成、運(yùn)行 原理和控制方式。給出了開關(guān)磁阻電機(jī)的控制策略。在matlab/simulink交互式仿真集 成環(huán)境下，對(duì)開關(guān)磁阻控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模、仿真及分析。接著，給出了開關(guān)磁阻控制 系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系統(tǒng)、位置檢測(cè)電路、 電流檢測(cè)

開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) 摘要：開關(guān)磁阻電機(jī)（srm）的模型是進(jìn)行srm的仿真和性能 預(yù)測(cè)、控制算法設(shè)計(jì)等研究的基礎(chǔ)。該項(xiàng)目所用500?w電機(jī)模型是 在matlab平臺(tái)下基于srm的物理特性所建立的srm查找表模 型，并基于該模型，建立了srm仿真系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機(jī)模型仿真系統(tǒng)srm 1開關(guān)磁阻電機(jī)的建模問題 開關(guān)磁阻電機(jī)的非線性使其性能的精確分析和計(jì)算較為困難。由 于srm電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子采用雙凸極結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)其定、轉(zhuǎn) 子極身存在著顯著的邊緣效應(yīng)和高度局部飽和，從而引起了整個(gè)磁路 的高度非線性，其每相繞組的電感是電流和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置角的非線 性函數(shù)，很難準(zhǔn)確建立srm電機(jī)的非線性電感模型，因此如何建立 比較精確的srm電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，是國內(nèi)外廣大學(xué)者一直研究的問 題。 2srm模型數(shù)據(jù)的獲取 目前，關(guān)于srm電

介紹了以tms320f2407芯片為核心的高性能數(shù)字化srd控制器的設(shè)計(jì),給出了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)策略,并對(duì)其中功率變換器的設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)給出了詳細(xì)說明。本系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能和控制特性。

i 開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（switchedreluctncedrive，簡(jiǎn)稱srd）是由開關(guān)磁阻電動(dòng) 機(jī)、電力電子開關(guān)電路及驅(qū)動(dòng)控制部分組成的高性能調(diào)速系統(tǒng)。開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單堅(jiān)固、成本低、容錯(cuò)能力強(qiáng)、調(diào)速范圍寬、低速轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小、轉(zhuǎn)速精度高、耐 高溫、可頻繁起動(dòng)制動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，又在高度發(fā)展的電力電子和微機(jī)控制技術(shù)的支持下獲得了 良好的可控性能。因此，開關(guān)磁阻電機(jī)在驅(qū)動(dòng)調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本文首先介紹了課題研究背景和意義。給出了開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的組成、運(yùn)行原 理和控制方式。給出了開關(guān)磁阻電機(jī)的控制策略。在matlab/simulink交互式仿真集成環(huán) 境下，對(duì)開關(guān)磁阻控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模、仿真及分析。接著，給出了開關(guān)磁阻控制系統(tǒng)的 硬件、軟件設(shè)計(jì)方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系統(tǒng)、位置檢測(cè)電路、電

五相開關(guān)磁阻電機(jī)(srm)相對(duì)于常用的三相、四相srm來說其技術(shù)難度較大,但轉(zhuǎn)矩波動(dòng)更小,運(yùn)行更加平穩(wěn)。結(jié)合近期實(shí)際研制的一種1.1kw五相srm調(diào)速系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱1.1kw系統(tǒng))闡述了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)的一些要點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用證明該系統(tǒng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

分析了開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,在matlab/simulink環(huán)境下建立了相繞組數(shù)學(xué)模型、電流置換比較環(huán)節(jié)、功率變換電路模型,結(jié)合這幾個(gè)模塊在電流斬波控制階段,做了低速重載仿真分析。仿真分析證明此方法的適用性,為sr電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)提供了一種方法。

高效節(jié)能電機(jī)與普通電機(jī)的功率等級(jí)及安裝尺寸相同,所不同的是開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)損耗低,效率高,缺相不燒電機(jī)。用高效節(jié)能電機(jī)是從根本上實(shí)現(xiàn)節(jié)能的最佳途徑。

通過比較龍門刨床幾種常用的電力拖動(dòng)方案,介紹了用開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)改造龍門刨床的巨大優(yōu)越性。

以tms320f2407芯片為核心,進(jìn)行高性能數(shù)字化srd控制器的設(shè)計(jì),給出了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)策略。并對(duì)其中功率變換器的設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)給出了詳細(xì)說明。本系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能和控制特性。

針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)控制器采用分立功率元件外圍驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜,可靠性較低的狀況,本控制器系統(tǒng)功率變換器采用基于智能功率模塊的"h"橋式主電路,與采用分立的功率器件相比,硬件電路更為簡(jiǎn)單可靠,改善了電機(jī)工作性能.同時(shí),電機(jī)在低速和中速階段采用不同的斬波模式,改善了電機(jī)運(yùn)行效果.在調(diào)速控制方法上采用轉(zhuǎn)速外環(huán),電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)pi控制方式,并在此基礎(chǔ)上結(jié)合一臺(tái)1.5kw的四相8/6極sr電動(dòng)機(jī)展開驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的雙相繞組同時(shí)通電的穩(wěn)定運(yùn)行和良好調(diào)速效果.

以一臺(tái)三相12/8結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機(jī)(srm)為對(duì)象,設(shè)計(jì)了一套基于dspic30f2010數(shù)字信號(hào)控制器(dsc)的電動(dòng)車用srm控制系統(tǒng),根據(jù)電動(dòng)車的性能指標(biāo)給出了系統(tǒng)的功率變換器、控制策略和軟硬件設(shè)計(jì),最后進(jìn)行了裝車試驗(yàn)。試驗(yàn)表明該系統(tǒng)運(yùn)行可靠,性能優(yōu)良。

以tms320f2407dsp為核心控制器,設(shè)計(jì)了一種性能優(yōu)良的開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng).其控制電路主要包括主控模塊、電流檢測(cè)模塊、位置傳感器模塊、串口電路、故障檢測(cè)和保護(hù)電路等;采用不對(duì)稱橋式撲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了功率變換器及其驅(qū)動(dòng)電路模塊;采用速度和電流雙閉環(huán)的形式,完成對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的控制.

根據(jù)小功率款調(diào)速范圍開關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)開發(fā)一套500w三相(6/4極)的開關(guān)磁阻電機(jī)及其閉環(huán)控制系統(tǒng).根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理,系統(tǒng)采用c8051f360芯片編寫模塊化控制程序,并將這套開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)在料理機(jī)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)證明,該控制系統(tǒng)運(yùn)行性能良好,達(dá)到預(yù)期效果.

針對(duì)三相6/4結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī),介紹了一種基于at89c51單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的組成,重點(diǎn)介紹了速度閉環(huán)方法和功能實(shí)現(xiàn)電路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有良好的快速正/反轉(zhuǎn)、連續(xù)調(diào)速和閉環(huán)穩(wěn)速功能。

開關(guān)磁阻電機(jī)研究的 背景及意義 一、項(xiàng)目目的與意義 開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)及其在礦山機(jī)械中的應(yīng)用研究項(xiàng)目屬于《國家 中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》中工業(yè)節(jié)能（機(jī)電產(chǎn) 品節(jié)能）、基礎(chǔ)件和通用部件的重點(diǎn)支持領(lǐng)域，同時(shí)符合《湖南省加 快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)總體規(guī)劃綱要》高效節(jié)能制造產(chǎn)業(yè)中節(jié) 能電機(jī)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(srd)調(diào)速系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)和電力電子技術(shù)的 控制器及開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的新型調(diào)速系統(tǒng)，由開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)與微機(jī) 智能控制器兩個(gè)部分組成。開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是效 率高、節(jié)能效果好、調(diào)速范圍廣、無啟動(dòng)沖擊電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、控 制靈活，此外還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固可靠、成本低等優(yōu)點(diǎn)。除可以取 代已有的電氣傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)(如直流調(diào)速系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng))外，開 關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)還十分適用于礦山井下機(jī)電設(shè)備需要重載啟 動(dòng)、頻繁啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)

為了節(jié)能降耗和調(diào)速應(yīng)用,開發(fā)了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的控制系統(tǒng)。通過工控機(jī)、電位器和外部專用儀表,對(duì)電動(dòng)機(jī)控制芯片dspic30f4011的mcpwm模塊調(diào)制出的三相正弦波頻率進(jìn)行設(shè)定和改變,實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制;通過計(jì)量泵流量測(cè)試,達(dá)到了預(yù)期的控制效果。

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制理論的迅猛發(fā)展,開關(guān)磁阻電動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展,正逐步從理論研究走向行業(yè)應(yīng)用。目前主要采用交流調(diào)速系統(tǒng)和直流有刷調(diào)速系統(tǒng)。這兩種調(diào)速系統(tǒng)都存在制造成本高、效率低等問題,并且仍然沒有合適的解決方法。開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)憑借自身高速高效、穩(wěn)定可靠、過載能力強(qiáng)等特點(diǎn),有望彌補(bǔ)升降設(shè)備現(xiàn)有調(diào)速系統(tǒng)的不足,在升降設(shè)備中取得良好的應(yīng)用。該文首先闡述了開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理,然后具體介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)的軟件架構(gòu),根據(jù)電機(jī)的實(shí)際磁鏈數(shù)據(jù),在matlab/simulink仿真環(huán)境下建立了開關(guān)磁阻電機(jī)的仿真系統(tǒng),針對(duì)電機(jī)重載啟動(dòng)、最佳開通區(qū)間運(yùn)行以及制動(dòng)運(yùn)行等工作狀態(tài)做了仿真。

為抑制開關(guān)磁阻電機(jī)(srm)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),從電機(jī)設(shè)計(jì)和控制的角度出發(fā)都需要快速、正確地獲取其磁鏈和轉(zhuǎn)矩模型。本文根據(jù)srm磁鏈隨角度、電流的變化特點(diǎn),取6個(gè)特殊轉(zhuǎn)子位置處的磁鏈數(shù)據(jù),用七次多項(xiàng)式函數(shù)來建立srm磁鏈模型和轉(zhuǎn)矩模型,與有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明,所提方法具有快速和準(zhǔn)確性。

開關(guān)磁阻電機(jī)(srm)由于其顯著的特點(diǎn)而得到業(yè)界廣泛關(guān)注。但實(shí)際應(yīng)用中,srm所占市場(chǎng)份額不多。主要原因是幾乎所有的功率器件集成模塊都是基于變頻器主電路研發(fā)和制造的,srm專用的功率集成模塊幾乎沒有,srm主電路簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)不出來。研究基于單個(gè)功率模塊的srm系統(tǒng),分析其工作模式、換相情況及應(yīng)用場(chǎng)合。采用單個(gè)功率模塊,其驅(qū)動(dòng)和控制電路在價(jià)格上與變頻器相當(dāng),為srm的廣泛應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持。仿真和試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性和實(shí)用性。

針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)器件在工作過程中,會(huì)產(chǎn)生大的電磁干擾和大的功率損耗問題,提出了一種基于新型電容分壓并聯(lián)諧振直流環(huán)的功率變換電路拓?fù)?。該電路是在傳統(tǒng)的硬開關(guān)不對(duì)稱逆變橋的各開關(guān)器件上并聯(lián)緩沖電容,實(shí)現(xiàn)對(duì)相開關(guān)的零電壓關(guān)斷;同時(shí),在直流母線上加入一個(gè)由二個(gè)電感與一個(gè)電容為主要組成元件的諧振環(huán),通過對(duì)此諧振環(huán)中諧振開關(guān)的合理控制,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)相開關(guān)的零電壓開通及對(duì)諧振開關(guān)的零電流或零電壓軟通斷。通過對(duì)功率電路工作原理和動(dòng)作模式過程的分析,得出需滿足的軟開關(guān)條件。具有此諧振環(huán)的軟開關(guān)變換器,有效區(qū)間大、功率損耗小,因而提高了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的效率和性能。用matlab仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此電路的正確性與有效性。

本文以四相8/6極開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行器設(shè)計(jì)了一種新型閥門控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了閥門開度控制、遠(yuǎn)程通訊、人機(jī)交互等功能?？刂葡到y(tǒng)采用兩片avr單片機(jī)作為核心處理器,以一片atmega88為主控芯片,以一片atmega48為從控制芯片,以鐵電存儲(chǔ)器為媒介實(shí)現(xiàn)兩單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送。采用位移-轉(zhuǎn)速-電流三閉環(huán)控制策略,采用模塊化編程方法,設(shè)計(jì)了控制軟件。最后給出了閥門開度變化時(shí)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的速度曲線,很好地滿足了準(zhǔn)確定位的要求。